Как рассчитать фазоинвертор в корпус

Как рассчитать ФИ(фазоинвертор).Пособие для новичков 2

Приветствую всех, кто читает эту статью.По просьбам некоторых товарищей продолжаю тему с расчетами.Раз сказал, что напишу, то делаю)До сего момента не было времени да и порой желания писать.Но это всё небольшое отступление.Перейдем непосредственно к расчетам.Итак, начнем.
Повторюсь, В ПРОГРАММЕ МЫ РАССЧИТЫВАЕМ ЧИСТЫЙ ОБЪЕМ КОРПУСА, А ЭТО ЗНАЧИТ БЕЗ УЧЕТА ОБЪЕМА САМОГО ДИНАМИКА, ТО ЕСТЬ К ОБЪЕМУ КОТОРЫЙ МЫ ПОЛУЧИМ В ПРОГРАММЕ НУЖНО ПРИБАВИТЬ И ОБЪЕМ САМОГО ДИНА.
Нам нужны:
1)Прога JBL SpeakerShop,опять повторюсь, что может наблюдаться некорректная работа программы на ОС, таких как Vista и 7
2)Основные характеристики дина, а именно Vas, Fs и Qts(если есть и другие, то конечно же вводим и их)
В первую очередь нужно поставить галочку около значка "автомобиль", с этого момента мы начинаем учитывать передаточную функцию салона, короче говоря, мы строим ящик для авто.

Далее нажимаем в верхней строке кнопку File затем New Design и получаем это окошко

Здесь и вводим все параметры, которые есть для нашего динамика.Основные три я подчеркнул.
Вводим, в моем случае это дин Ural as-d12.3

После ввода параметров нажимаем Accept
Видим следующее.

Нас интересует область, выделенная красным, это область ФИ
Программа выдает нам параметры Optimum, внизу этого столбца есть кнопка Plot, нажимаем ее.
Получаем график АЧХ, здесь не все так просто с "идеальным" АЧХ, как я писал в ЗЯ, тут зависит от Ваших предпочтений и желаний, для SPL на АЧХ характерен горб на определенной частоте, для более меломанского короба, нужно стараться выровнять АЧХ и тем самым убрать этот страшный и ненужный порой горб, и сделать короб более универсальным.Но следует учесть, что и настройку короба программа в оптимальном варианте считает сама, а это нам не нужно.
Такой график получился в моем случае

Если график, который у Вас получился устраивает, то далее переходим к расчету порта.
Порт высчитывается так: Sp = (0.7 x Sd x Xmax x F) /1000
Sp — площадь порта, кв.см
Sd — площадь диффузора, кв.см
Xmax — максимальный ход диффузора в одну сторону, мм
F — частота настройки порта
Если нет, то продолжаем дальше.Нажимаем на Сustom и видим это окошко

Красным выделено поле, в котором уточняется, будете ли Вы заполнять короб материалом, и 4 варианта-нет, минимальное заполнение, среднее и максимальное.
Желтое поле-объем корпуса, который мы можем менять
Синее-частота настройки, здесь мы и выбираем желаемую настройку короба
Зеленое-нижний диапазон частот, с которого короб начнет отыгрывать, зависит от частоты настройки короба
Сделаем короб, близкий к универсальному с настройкой в 38 Гц, методом проб и ошибок строим нужный нам график АЧХ, объем при этом у меня вышел 45 литров

Сверху обведены данные короба который мы строим, т.е. его объем 45 литров ЧИСТЫМИ, частота настройки, и частота с которой короб начнет играть без потерь.В нашем случае короб начнет играть от 33 и до 54-55Гц, вполне универсально.
Далее переходим к постройке порта.Жмем сверху Bоx затем Vent

Получаем окошко.

Нас интересует область, выделенная желтым, то есть область Custom.Синим отмечено количество портов.Так как есть 2 варианта ФИ щель и труба, то программа предоставляет нам право выбора.Если мы используем трубу, то нам нужно поставить галочку в зеленом квадрате, этим мы выбираем порт представленный трубой.
С нее и начнем.

Я выбрал 1 порт, значит ставлю цифру 1 в поле, обведенное желтым, затем ставлю галочку на Diameter, этим я выбрал трубу, и в поле, обведенное синим, ввожу диаметр трубы в сантиметрах, возьмем 10см говнотрубу.

И программа автоматически выдает мне длину трубы на 29 см.
Для ФИ с трубой вроде всё и готово.Думаю объем сможете высчитать, т.к. это формулы еще со школы.КСТАТИ, ОБЪЕМ ПОРТА ТОЖЕ НУЖНО УЧИТЫВАТЬ ПРИ ПОСТРОЕНИИ, ТО ЕСТЬ В НАШЕМ СЛУЧАЕ К 45 ЛИТРАМ ПРИБАВЛЯЕМ 4 ЛИТРА ОБЪЕМА ДИНАМИКА И ПЛЮС 2.3 ЛИТРА ОБЪЕМ ПОРТА.ИТОГО 51.3 ЛИТРА.А ТАМ УЖ ПОДГОНЯЙТЕ ПОД СВОЙ БАГАЖНИК И ДИАМЕТР ДИНА.
Теперь разберемся с щелевым портом.

Здесь я тоже выбираю 1 порт, и ставлю галочку уже на Area, этим выбираем щелевой порт.Затем в первом поле, где мы раньше вводили диаметр трубы, вводим площадь порта, для 45 думаю 140 кв.см будет достаточно.И программа выдает нам длину уже 56 см.В этом случае грязный объем короба выходит=45+4+объем порта около 7.8 литра=56.8 литров.
АЧХ меняться от вида порта не будет, с помощью кнопки Cursor, правее от кнопки Clear, вы можете пробежаться по графику и посмотреть начало, пик и конец АЧХ, в нашем случае пик выходит на 44 Гц.

Ну вот вроде и всё рассказал.За дополнениями, отзывами и пожеланиями обращайтесь в комменты.Ну и по традиции кое-что уточню:
1)Это пособие для новичков, т.е. не все нюансы учтены, но для обычной системы всё устроит, потому что профи умеют считать и сами)))
2)Вы можете следовать моим советам, а можете нет, всё на Вашей ответственности и совести.

Расчёт и настройка фазоинвертора акустической системы

Фазоинвертор (с точки зрения акустики) – это порт (труба, щель и т. д.) в корпусе акустической системы, обеспечивающий расширение воспроизводимого НЧ – диапазона за счёт резонанса этого порта на частоте более низкой, чем резонансная частота динамика.
Использование фазоинверторного типа даёт возможность не только расширить нижний частотный диапазон закрытого ящика, но и повысить коэффициент полезного действия. Тоннель фазоинвертора может выполняться различной формы и размещаться – на любой поверхности колонки.
При разработке акустической системы крайне важно правильно выполнить расчёт фазоинверторного короба, так как от этого зависит не только диапазон воспроизводимых частот, но и качество всего звука в целом.

Давайте индифферентно отнесёмся к многообразию теоретических аспектов, описывающих физику процессов в данном типе акустики, а сразу ответим на вопрос: «А почему, собственно?». Такой вопрос может возникнуть у энтузиаста, который рассчитал размеры фазоинвертора по известной формуле из умной книжки и убедился в её несостоятельности в процессе неудачного практического опыта!

Напрягаться сильно не придётся, потому как синьор Жан-Пьеро Матараццо (авторитетный специалист в области профессиональной акустики) уже помог нам разобраться в этом актуальном вопросе.
Вот что уважаемый итальянский специалист-акустик написал в статье «Теория и практика фазоинвертора»:

Рис.1 Конструкции фазоинверторов с тоннелем в виде трубы

Одним из наиболее часто встречающихся пожеланий в электронной почте автора является – привести «магическую формулу», по которой читатель ACS мог бы сам рассчитать фазоинвертор. Это, в принципе, нетрудно. Фазоинвертор представляет собой один из случаев реализации устройства под названием «резонатор Гельмгольца» (Рис.1 а). Частоту настройки резонатора Гельмгольца (или фазоинвертора, что одно и то же) можно рассчитать по формуле:

где: Fb – частота настройки (Гц), с – скорость звука (344 м/с), S – площадь сечения тоннеля (кв. м), L – длина тоннеля (м), V – объем ящика (куб. м), π = 3,14.

Эта формула действительно магическая, в том смысле, что настройка фазоинвертора не зависит от параметров динамика, который будет в него установлен. Объём ящика и размеры тоннеля частоту настройки определяют раз и навсегда. Всё, казалось бы, дело сделано.
Приступаем.
Пусть у нас есть ящик объёмом 50 л. Мы хотим превратить его в корпус фазоинвертора с настройкой на 50 Гц. Диаметр тоннеля решили сделать 8 см. По только что приведённой формуле частота настройки 50 Гц получится, если длина тоннеля будет равна 12,05 см. Аккуратно изготавливаем все детали, собираем их в конструкцию, как на Рис.1 б), и для проверки измеряем реально получившуюся резонансную частоту фазоинвертора.
И видим, к своему удивлению, что она равна не 50 Гц, как полагалось бы по формуле, а 41 Гц. В чем дело и где мы ошиблись? Да нигде. Наш свежепостроенный фазоинвертор оказался бы настроен на частоту, близкую к полученной по формуле Гельмгольца, если бы он был сделан, как показано на Рис.1 в). Этот случай ближе всего к идеальной модели, которую описывает формула: здесь оба конца тоннеля «висят в воздухе», относительно далеко от каких-либо преград. В нашей конструкции один из концов тоннеля приближается к стенке ящика. Для воздуха, колеблющегося в тоннеле, это небезразлично, из-за влияния «фланца» на конце тоннеля происходит как бы его виртуальное удлинение. Фазоинвертор окажется настроенным так, как если бы длина тоннеля была равна 18 см, а не 12, как на самом деле.

Казалось бы, если тоннель полностью разместить снаружи ящика, Рис1.а) – справа, у нас получается резонатор Гельмгольца в чистом виде. Однако на практике и тут существует эмпирическая зависимость «виртуального удлинения» тоннеля в зависимости от его размеров.
Для круглого тоннеля, один срез которого расположен достаточно далеко от стенок ящика (или других препятствий), а другой находится в плоскости стенки, это удлинение приблизительно равно 0,85D.

Теперь, если подставить в формулу Гельмгольца все константы, ввести поправку на «виртуальное удлинение», а все размеры выразить в привычных единицах, окончательная формула для длины тоннеля диаметром D, обеспечивающего настройку ящика объёмом V на частоту Fb, будет выглядеть так:

Здесь частота Fb – в герцах, объем V – в литрах, а длина L и диаметр D тоннеля – в миллиметрах, как нам привычнее.

Геометрические размеры тоннеля имеют свои ограничения. Великий исследователь акустических систем Р. Смолл показал, что минимальное сечение тоннеля зависит от диаметра динамика, наибольшего хода его диффузора и частоты настройки фазоинвертора. Смолл предложил совершенно эмпирическую, но безотказно работающую формулу для вычисления минимального размера тоннеля:

Формулу свою Смолл вывел в привычных для него единицах, так что диаметр динамика Ds, максимальный ход диффузора Xmax и минимальный диаметр тоннеля Dmin выражаются в дюймах. Частота настройки фазоинвертора – как обычно, в герцах.

Очень часто оказывается, что, если правильно выбрать диаметр тоннеля, он выходит невероятно длинным. А если уменьшить диаметр, появляется шанс, что уже на средней мощности тоннель «засвистит». Помимо собственно струйных шумов, тоннели небольшого диаметра обладают ещё и склонностью к так называемым «органным резонансам», частота которых намного выше частоты настройки фазоинвертора и которые возбуждаются в тоннеле турбулентностями при больших скоростях потока.
Когда расчётная длина тоннеля получается такой, что он почти помещается в корпусе и требуется лишь незначительно сократить его длину при той же настройке и площади сечения, я рекомендую вместо круглого использовать щелевой тоннель аналогичной площади, причём размещать его не посреди передней стенки корпуса, как на Рис.2 а), а вплотную в одной из боковых стенок, как на Рис.2 б).

Рис.2 Конструкции фазоинверторов с щелевыми тоннелями

Тогда на конце тоннеля, находящемся внутри ящика, будет сказываться эффект «виртуального удлинения» из-за находящейся рядом с ним стенки. Опыты показывают, что при неизменной площади сечения и частоте настройки тоннель, показанный на Рис.2 б), получается примерно на 15% короче, чем при конструкции, как на Рис.2 а).
Щелевой фазоинвертор, в принципе, менее склонен к органным резонансам, чем круглый, но, чтобы обезопасить себя ещё больше, я рекомендую устанавливать внутри тоннеля звукопоглощающие элементы, в виде узких полосок фетра, наклеенных на внутреннюю поверхность тоннеля в районе трети его длины.

Дальнейшего снижения длины тоннеля можно добиться использованием фазоинверторов конической, экспоненциальной форм, а также формы в виде песочных часов. Поскольку подобные технологии конструктивно сложны и не нашли широкого распространения в радиолюбительской практике, то и рассматривать их в рамках данной статьи мы не станем. А лучше сдобрим пройденный материал парой онлайн считалок, позволяющих рассчитать трубчатые и щелевые фазоинверторы без излишнего напряга, калькулятора и деревянных счёт.

Но сначала зададимся резонным вопросом: а на какую резонансную частоту следует настраивать фазоинвертор?
Ответ очень прост – на оптимальную частоту. Если частота резонанса фазоинвертора будет выше оптимальной, т. е. она будет находиться близко к резонансной частоте динамика в закрытом ящике, то мы получим на АЧХ выпячивающий горб, вследствие чего звучание будет бочкообразным.
Если частоту выбрать чересчур низкой, то подъём НЧ уровня не будет чувствоваться, т. к. на этой частое отдача динамика окажется слишком слабой и усиливать окажется нечего.
Таким образом – частоту резонанса фазоинвертора следует выбрать немногим ниже частоты резонанса динамика в закрытом ящике, т. е. в той области, где у динамика происходит некоторый спад звукового давления. Этот спад компенсируется подъёмом фазоинвертора, что, в конечном итоге, приведёт к расширению нижней границы воспроизводимых частот.

В большинстве реальных конструкций – частота резонанса фазоинвертора составляет 0,61. 0,65 от частоты резонанса динамика в закрытом ящике.

А как легко и просто можно узнать частоту резонанса громкоговорителя в закрытом ящике – мы с вами подробно обсудили на этой странице . Итак:

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ДИАМЕТРА И ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ ТОННЕЛЯ ФАЗОИНВЕРТОРА

Диаметр тоннеля – величина, имеющая практический смысл только для фазоинверторов круглого сечения Площадь сечения – характеризует как трубчатые, так и щелевые фазоинверторы.

Рассчитаем длину тоннеля фазоинвертора по объёму ящика, резонансной частоте фазоинвертора и диаметру/ площади сечения тоннеля:

РАСЧЁТ ДЛИНЫ ТОННЕЛЯ ФАЗОИНВЕРТОРА

Посчитанная длина тоннеля верна как для цилиндрических фазоинверторов, так и для щелевых фазоинверторов, находящихся на значительном расстоянии от стенки. Если щелевой фазоинвертор расположен вплотную к одной из стенок, как на Рис.2 б), то его длину следует укоротить на 15%.

Простой способ настройки акустических систем с фазоинвертором

Недавно мне попалась на глаза тетрадка (завел ее в далеком 1980году), в нее обычно перерисовывал понравившиеся схемы и делал разные пометки. И вот перелистывая заветную тетрадь, наткнулся на схему и на методику (очень простую и доступную) настройки фазоинвертора без специальных приборов. В 1981 году мы с братом решили собрать акустическую систему, да не простую, а с фазоинвертором. Методик расчета фазоинвертора на тот момент уже было великое множество, но все они были мягко говоря запутанные, очень сложные, а местами и противоречили друг другу. И вот попалась такая методика, которая показалась простой для понимания и последующей реализации.

Как это работает?

Для этого собираем несложную схему(два транзистора П213-П217 и четыре сопротивления)т.н. генератора резонансных частот рис.1. Схема простейшая, из современных транзисторов подойдут и КТ814, при замене транзисторов на структуру n-p-n, просто меняем полярность питания. Далее подключаем ГРЧ к низкочастотной ГД (ВНИМАНИЕ! Без фильтра, напрямую), динамик должен уже стоять в готовой АС, т.е все должно уже быть собрано и загерметезировано, легким толчком пальцев по диффузору запускаем .Мембрана динамика начнет колебаться с частотой, равной резонансу ГД для данного ящика. Перед всем этим нужно изготовить туннель фазоинвертора(мы делали из свернутого в трубку светофильтра, скрепленного по краям лейкопластырем (скотча тогда и в помине не было). Вставляем туннель в отверстие ФИ (он должен быть достаточной длины, с запасом) предварительно на внешний конец трубки закрепляем полоску лейкопластыря (скотча) для удобства регулировки и исключения влияния ладони рис.2 Запускаем ГРЧ и медленно начинаем вытягивать трубку из ящика. При точной настройке должна резко уменьшиться амплитуда колебаний динамика, а амплитуда колебаний воздуха в ФИ должна наоборот, резко возрасти(можно поднести горящую свечу к ФИ и наблюдать, когда наступит максимальное отклонение пламени). На этом настройку можно считать оконченной. Аккуратно снимаем заднюю стенку АС и фиксируем трубу ФИ подходящим клеем(мы использовали клей»Момент»). Далее ставим заднюю стенку АС на место. Все готово.
В заключении хочу добавить, что к сожалению, АС настроенные по этой методике не сохранились (они ушли «с молотка»70рублей за штуку, по тем временам очень хорошие деньги). Фотографий соответственно тоже нет (я не знаю, кому могло бы придти в голову, особенно в то время, фотографировать самопальную акустику, да и «цифры» тогда не было). Поэтому, привожу рисунки, из которых все должно быть понятно.

Не претендую на авторство и какое-либо «нау-хау», но данный метод должен действительно помочь всем, кто собрался собирать или уже собрал АС с ФИ. Большой плюс в том, что не надо делать сложных математических расчетов и специальных измерительных приборов, которые и в прошлом и в настоящем имели и имеют «астрономические»цены. А последний фактор для большинства людей решающий.

Стараниями наших сограждан (Meshin и Kan) найдены оригиналы в старинных журналах. Полезным окажется и описание, разъясняющее например назначение подстроечных резисторов и пр.

Справочник по схемотехнике для радиолюбителя, Киев, «Технiка», 1987 год, стр. 108-109

Какой должна быть частота резонанса фазоинвертора?

Частота резонанса фазоинвертора (в общем случае) должна быть на 1/3 (на 33 %) ниже, частоты резонанса того же динамика в том же ящике при закрытом отверстии фазоинвертора.

Пример: Fрез. динамика в ЗЯ = 60 Гц. 60 х 0,33 = 20гц. 60-20 = 40 Гц.

Расчётная резонансная частота ФИ в данном примере должна быть 40 Гц.

Для этой частоты, а считаю далее диаметр и длина фазоинвертора под объём данного ящика. А теперь рассмотрим более научные варианты расчета фазоинвертора.

Расчет короба

Систему акустики так же как и сабвуферы можно легко просчитать при помощи онлайн программ. Их просто скачать из интернета. Автоматический расчет осуществляется методом подстановки данных о звуковых элементах. Здесь надо выяснить информацию о технических характеристиках необходимых для расчета.

Сабвуфер схема

Всю информацию можно получить из встроенной программы базы данных. Если характеристики уже известны, их вводят вручную. Онлайн программа удобна еще и тем, что дает возможность подобрать динамики которые обеспечат лучшую отдачу.

Самыми простыми формами акустики являются закрытый короб и фазоинвертор. Для них не обязательно знать точные данные. Достаточно расчета с помощью формул.

Потери энергии динамиком

Устройства этого типа предназначены в первую очередь для излучения звука, воспринимаемого человеческим ухом. Передача таких колебаний в окружающую среду и является потерями энергии динамика. Однако КПД у современных динамиков обычно очень низкий. Поэтому на долю передачи звука приходится лишь небольшая часть расхода устройством энергии. Обычно таким путем происходит меньше 1 % всех потерь.

Расход на звуковые колебания в динамике является самым важным показателем. Ведь именно для передачи звука такие устройства и конструируются, и производятся. Но все же гораздо больше потерь в таком оборудовании является чисто механическими. Очень много энергии в таких устройствах тратится на трение:

• в подвесах;
• в магнитном зазоре;
• об воздух и пр.

Самый же большой расход энергии в динамиках происходит в их моторе. Работают современные устройства этого типа по принципу небольших генераторов, создающих довольно-таки большое сопротивление.

Технические параметры и эксплуатация фазоинвертора

Построить полноценную акустическую систему в салоне автомобиля под силу любому автовладельцу. Многие устанавливают фронтальные громкоговорители. Именно с них начинается качественный звук. Они обеспечивают натуральное звучание даже при низкой частотности. Когда этого становится мало, задумываются об использовании сабвуфера. Он подчеркивает глубину басов, усиливает давление звука. С помощью грамотно выбранного и установленного сабвуфера можно полностью изменить звуковое сопровождение.

Рассчитываем порт фазоинвертора

Для этого мы воспользуемся помощью программы BassPort, которая проводит быстрый, удобный, а главное — очень точный расчет фазоинвертора онлайн.

Нам нужно будет ввести следующие значения: 1. Требуемую частоту настройки порта. 2. Чистый объем (полученный ранее). 3. Площадь диффузора динамика (замеряем длину по центральной оси динамика от середины подвеса до такой же точки напротив). 4. Ход диффузора (максимальный) в одну из сторон (указан в описании как Xmax). 5. Теперь нам нужно выбрать сечение порта. 6. Ввести его габариты. 7. Далее – жмем кнопку «Рассчитать» — получаем длину порта (L), а также его литраж.

Соотношение запасов и потерь

Таким образом, динамик, имеющий достаточно мощные пружины и тяжелую подвижку, будет накапливать много энергии. Соответственно, и ее количество в устройстве значительно превысит потери. Такой динамик может считаться высокодобротным. Колебания в нем будут затухать медленно. В легком устройстве с не особенно мощными пружинами энергии накапливается меньше. Соответственно, показатель отношения между имеющейся и израсходованной энергией в нем будет небольшим. Такой динамик считается низкодобротным и, соответственно, более качественным.

Вариант №3. Расчет размера фазоинвертора по номограмме

рис. 9. Номограмма
В области низких частот работа громкоговорителя не зависит от формы ящика или типа фазоинвертора, а определяется лишь двумя параметрами акустического оформления — объемом ящика-фазоинвертора V и частотой его настройки Fb. К нахождению этих величин и сводится в основном расчет акустического оформления.

Для того чтобы уяснить методику расчета громкоговорителей с помощью номограммы, рассмотрим несколько примеров.

Пример 1.Рассчитать оптимальное акустическое оформление для известной низкочастотной головки. Допустим, что с помощью измерений параметры головки определены: Qa=3,2, Qe=0,33, Vas=0,120м3, fs=40 Гц. При работе от усилителя с нулевым выходным сопротивлением (Rg=0) Qt головки составит 0,3. Отметим на оси абсцисс точку Qt=0,3, проведем через нее перпендикулярную оси прямую и найдем ординаты точек пересечения прямой с кривыми в верхней и нижней частях номограммы: Vas/V=3, fb/fs=1,25, f3/fs=1,47. Подставляя в полученные отношения измеренные значения параметров головки Vas=0,120м3, fs=40 Гц, находим: V=0,04 м3, fb=50 Гц, f3=59 Гц. Таким образом, если не принимать мер к дополнительному регулированию Qt, для получения гладкой частотной характеристики громкоговорителя заданную головку достаточно поместить в ящик-фазоинвертор объемом 0,04 м3 и настроить его на частоту 50 Гц. Частота среза громкоговорителя при этом окажется равной 59 Гц.

Пример 2.Для той же исходной головки с Qa=3,2, Qe=0,33, Vas=0,120м3, fs=40 Гц требуется так рассчитать параметры ящика-фазоинвертора, чтобы частота среза громкоговорителя оказалась равной 35 Гц. При оговоренной частоте среза расчет начинается с определения f3/fs. В рассматриваемом случае f3/fs=0,875. Далее через точку с ординатой 0,875 на кривой f3/fs проводится прямая, перпендикулярная оси абсцисс, и определяются координаты точек пересечения ее с кривыми Vas/V и fb/fs , т. е. Qt=0,415, Vas/V=1.05, fb/fs =0.93. Подставляя в полученные отношения значения параметров головки Vas=0,12м3, fs=40 Гц, находим V=0,114 м3, fb=37 Гц. Следовательно, для того чтобы получить гладкую частотную характеристику громкоговорителя с частотой среза f3=35 Гц, объем ящика-фазоинвертора должен составлять 0,114 м3, а частота настройки — 37 Гц. Кроме того, поскольку требуемое значение общего Q головки отличается от измеренного (при работе от усилителя с нулевым выходным сопротивлением Qt=0.3), для достижения желаемой формы частотной характеристики потребуется дополнительное регулирование этого параметра.

Пример 3.Дана низкочастотная головка (Qa=3,2, Qe=0,33, Vas=0,12м3, fs=40 Гц) и задан объем акустического оформления 19 V=0,06 м3. Требуется рассчитать громкоговоритель, обладающий гладкой частотной характеристикой. Определим отношение Vas/V =2. Через точку с ординатой 2 на кривой Vas/V проведем прямую, перпендикулярную оси абсцисс, и найдем координаты точек пересечения ее с кривыми fb/fs и f3/fs : Qt=0,345; fb/fs=1,1; f3/fs=1,2. Подставляя в последние отношения значения параметров головки, находим fb=44 Гц, f3=48 Гц. Таким образом, чтобы с данной головкой и в ящике оговоренных размеров получить гладкую частотную характеристику громкоговорителя, потребуется настроить ящик-фазоинвертор на частоту fb=44 Гц и с помощью средств регулирования довести общее Q головки до значения 0,345.

От чего может зависеть показатель

Считается, что наилучшим качеством отличаются современные динамики, имеющие общий показатель добротности (потери электрические и механические), равный примерно 0,7 или ниже. Однако такое значение должно характеризовать динамик с учетом, помимо всего прочего, и его акустического оформления. При этом следует иметь в виду, что последнее всегда чистый показатель добротности устройства поднимает.

К примеру, достаточно часто акустическое оформление динамика представляет собой закрытый ящик. В данном случае к упругости пружины добавляется упругость воздуха в закрытом пространстве. То есть запасов энергии в динамике, оформленном подобным образом, будет больше. Увеличиваться показатель добротности будет и при использовании фазоинвертора, рупора и пр.

Таким образом, акустическое оформление при подборе динамика учитывать нужно всегда. Чистая добротность приобретаемого устройства должна в любом случае быть равна или ниже 0,7. Это позволит создать акустическую систему с качественным звучанием.

Считается, к примеру, что добротность динамика для закрытого ящика должна быть равна примерно 0,5-0,6. При использовании в качестве оформления фазоинвертора оптимальным чистым показателем добротности устройства будет 0,3-0,5. Рупору при этом требуются еще более низкие показатели, поскольку он способен нагружать динамики очень сильно.

Что за характеристика

Итак, добротность динамика — что это за показатель? Ориентируясь на эту характеристику, можно в первую очередь определить, как затухают колебательные движения звукоизлучателей. Считается, что слишком большим этот показатель у головок быть не должен.

Если значение добротности у динамика высокое и равно, к примеру, 2 или 3, значит, колебания в нем будут продолжаться даже уже после того, как исчезнет вызвавшая их сила. Это, конечно же, приведет к снижению качества звука. В динамике начнут возникать раздражающие слух шумовые эффекты.

При низкой добротности (меньше 1) колебания в устройстве затухают очень быстро. То есть мембрана в динамике после резкого воздействия практически сразу приходит в стабильное состояние. В результате устройство выдает более чистый и приятный для слуха звук. Соответственно, о том, как повысить добротность динамика, специалисты задумываются редко. В основном при конструировании акустических систем мастера стараются сделать этот показатель более низким.

Электрический и механический показатели

Рассчитываться добротность динамиков может несколькими способами. В некоторых случаях при определении этого параметра принимаются во внимание только потери на звук, а также на трение. При использовании такой методики расчета получают показатель механической добротности.

Иногда при вычислениях учитываются только значения расхода на сопротивление мотора динамика. Такая добротность называется электрической. Этот показатель в динамиках обычно имеет небольшие значения. В любом случае механическая добротность в звукоизлучателях всегда превышает электрическую. Обычно такой показатель в динамиках имеет значение больше единицы.

Вариант №1. Простой вариант расчета размеров фазоинвертора

Это вариант подойдет для ленивых. Нам надо знать частоту настройки фазоинвертора для данного динамика. Его часто указывают производители динамиков в технических характеристиках, например на упаковке.

• F — частота настройки ФИ;
• C — скорость звука;
• п — число = 3,14…;
• S — площадь отверстия;
• L — эффективная длина трубы (длина трубы плюс процентов 5);
• V — объем корпуса.

Везде метры и герцы.

Соответственно отношение площади отверстия к длине фазоинвертора:

то есть при увеличении площади отверстия вдвое (два порта) — вдвое растет длина каждого из фазоинвертора. Делать узкий фазоинвертор чтобы уменьшить длину трубы нецелесообразно — возрастает скорость потока в нем (там должно быть не более 5% от скорости звука! я ошибся по памяти)

Одновременно сделать очень широкий и длинный фазоинвертор также не имеет смысла — его длина не должна быть больше длины волны на частоте резонанса, чтобы не было стоячих волн, но вообще-то это несколько метров получается, так что тут ошибиться трудно.

Рассчитываем фазоинверторный корпус

Для начала покажем пример расчёта фазоинверторного корпуса. В разделе Vented Box следует выбрать Custom. Нажатие кнопки Optimum позволяет автоматически заполнить все поля. Но в этом случае расчёт будет довольно далёк от идеального. Для более точной настройки лучше вводить данные вручную. В поле Vb нужно указать ориентировочный объем короба, а в Fb – настройку.

Объём короба и настройка

Следует понимать, что настройка выбирается под жанр той музыки, что чаще всего будет воспроизводиться. Для музыки с присутствием плотных низких частот этот параметр выбирается в пределах значений 30-35 Гц. Он подойдёт для прослушивания хип-хопа, R’n’B и т.д. Для любителей рока, транса ипрочей сравнительно высокочастотной музыки стоит выставлять этот параметр от 40 и выше. Для меломанов, слушающих различные жанры, оптимальным вариантом станет подбор средних значений частот.

Выбирая величину объёма надо исходить из размера динамика. Так, 12- дюймовому динамику требуется фазоинверторный короб с «чистым» объемом порядка 47-78 л. (смотрите статью про короба). Программа позволяет многократно вводить разные комбинации значений, затем нажимать Accept, а далее Plot. После данных действий будут появляться графики АЧХ динамика, установленного в различных коробах.

Методом подбора значений объёма и настройки можно прийти к требуемому сочетанию. Оптимальным вариантом считается кривая АЧХ, которая напоминает пологий холм. При этом она должна подниматься до уровня 6 Дб. Не должно быть никаких спадов и скачков. Верхушка воображаемого холма должна располагаться в районе того значения, которое было указано в поле Fb (35-40 Гц, выше 40 Гц и т.д.).

Не стоит забывать о том, что при расчёте сабвуфера для авто обязательно включение передаточной функции салона.

При этом следует учитывать происходящий за счёт объёма салона подъем «низов». Включить эту функцию можно путём простановки галочки возле небольшого значка автомобиля, находящегося над правым верхним углом графика.

Расчёт объёма порта

После моделирования кривой АЧХ остаётся лишь произвести расчёт порта. Его можно осуществить через пункт меню Box-Vent. Также, окно может открыться после нажатия клавиш Ctrl+V. Для ввода данных необходимо выбрать Custom. Для круглого порта выбирается Diameter, а для щелевого – Area. Допустим, требуется расчёт площади для щелевого порта.

В этом случае надо умножить объем короба на 3-3,5 (примерно). При «чистом» объёме короба в 55 л получается 165 см2(55*3=165). Это число нужно ввести в соответствующее поле, после чего будет выполнен автоматический подсчёт длины порта.

На этом расчёты считается завершёнными! Однако стоит помнить, что программа вычисляет лишь «чистый» объем. Определить общий объем можно путём добавления величин объёмов порта и его стенки к значению «чистого». Помимо этого, нужно прибавлять и тот объем, что потребуется для размещения динамика.После определения необходимых значений можно приступать к подготовке чертежа. Его можно изобразить хоть на простом листке бумаге, хоть посредством программ 3D моделирования. При проектировании стоит учитывать толщину стенок короба. Опытные люди советуют производить такие расчёты ещё до того, как будет куплен динамик. Это позволит изготовить именно тот сабвуфер, который сможет удовлетворить все запросы

Возможно, ваш короб есть в нашей базе готовых чертежей.

От чего еще зависит

Оформление оказывает, таким образом, большое влияние на добротность динамика. Также этот показатель у такого оборудования зависит от:

1. Мощности его мотора. Чем выше эта характеристика, тем ниже добротность у головки.
2. Массы подвижки. При увеличении этого показателя усилия мотора в звукопередающем устройстве становятся менее заметными. Потери на трение при этом возрастают. В результате всего этого добротность устройства увеличивается.
3. Диаметра проводов. В том случае, если провода в динамике дают большое сопротивление, электрическая добротность устройства увеличится. Ведь в данном случае нагрузка на динамик, представляющий собой подобие генератора, падает.

Как рассчитать закрытый ящик

Понадобиться выяснить три главных показателя динамика. Результатом будет подбор внутреннего объема колонки. Обратите внимание на отношение резонансной частоты в паспорте к добротности. Если показатель меньше цифры 100, не рекомендуется устанавливать этот динамик в закрытом ящике. Так как в запертом корпусе воздух сжимается, и увеличивается жесткость подвески.

Выведены специальные формулы, которые связывают резонансную частоту, добротность и объем: Fc, Qtc, Vb соответственно, с такими же параметрами в паспорте. Формулы можно внимательно рассмотреть на фото.

Пользуясь формулами подбирается необходимый объем корпуса. Важно стремиться к тому, чтобы резонансная частота колонок не была выше 50 Гц. А добротность приближалась к показателю 0,7.

Как лучше рассчитать фазоинвертор для акустической системы

Любители хорошего акустического звучания знают, что его качество в первую очередь зависит от передачи низкочастотной составляющей звука. Использование фазоинвертора способно существенно увеличить уровень звукового давления при одной и той же подводимой мощности. Но всё это возможно лишь при правильном расчёте размеров фазоинверторного (ФИ) отверстия, выравнивающего гармонические колебания и обеспечивающего качественный звук.

Виды акустических систем

Звук — это колебание, имеющее механическую природу возникновения, распространяющееся под давлением вызванным источником излучения. Акустическая система, представляющая собой звуковую колонку, преобразует электрические сигналы в механические, воспринимаемые слухом человека. Частота этих колебаний лежит в границах от 20 гц до 20 КГц. Существуют различные виды акустических систем:

1. Акустический лабиринт. Имеет вид лабиринта, выполненного в виде туннеля, находящегося в середине колонки. Его предназначение — усиливать низкие частоты за счёт множества изгибов. Внутренние стенки лабиринта покрываются демпфирующим покрытием, за счёт чего лабиринт не привносит в звук паразитные призвуки.
2. Открытого типа. Представляет собой систему, в которой стенка, противоположная направлению излучения динамиков, не устанавливается. В таком типе исполнения невозможно получить хорошие низкие частоты из-за отсутствия компрессии, а средние и высокие звуки кажутся более открытыми и воздушными.
3. Закрытого типа. Выполняется из полностью герметичного корпуса, создающего внутри замкнутый объём воздуха. Этот объём образует внутреннее давление, мешающее нормальному ходу диффузоров динамика. Такого рода колонки имеют большие габариты с накладкой на внутренние стенки — демпфера. Достоинством этой системы является чистота звука, в гамму которого не примешиваются нежеланные посторонние звуки.
4. Изобарического типа. Отличается сложностью изготовления и дороговизной, но из-за конструктивных особенностей позволяет увеличивать мощность и глубину низкочастотной составляющей. В середине колонки располагаются два динамика, разделённые звуконепроницаемой перегородкой и направленные в одну сторону. Эти динамики подключаются параллельно друг другу и работают в фазе.
5. Пассивная. Основное её предназначение — повысить эффективность воспроизведения низкочастотной составляющей звука за счёт использования пассивного излучателя. Этот излучатель располагается в глубине отверстия, выполненного в корпусе колонки и не обладает магнитной системой. При подаче сигнала диффузор излучателя движется не с помощью преобразования электрического сигнала, а под воздействием потока воздуха, вызванного установленным низкочастотным динамиком. Такая конструкция позволяет достичь глубокого баса, но может привнести гул в звук.
6. С дипольным излучателем. Дипольного вида акустика воспроизводит звук в двух направлениях. Другое название такого типа — биполярный. По своему типу относится к открытому виду. Для получения приемлемых низких частот потребуется использование динамиков с большими размерами диффузоров.
7. Контрапертурная. Редко используемая конструкция. Динамики в ней направляются в верхнюю или нижнюю сторону, и к ним подводится одинаковый сигнал. При столкновении звука, излучаемого динамиками, он изменяет своё направление, распространяясь радиально. К недостаткам такой системы относят возникновение реверберации, из-за чего «размывается» стереопанорама. Достоинства заключаются в появлении эффекта «растворения» звуковых колебаний в помещении.
8. Фазоинверторная. Эта система изготавливается в виде классической колонки закрытого типа, но со специальным отверстием. В него устанавливается труба, уходящая вглубь ящика. Такой подход позволяет получить низкочастотный звук значительно ниже по частоте, чем возможности динамиков. Такая система очень востребована, так как позволяет в относительно небольших размерах корпуса воспроизвести глубокие басы, выдавая частоты, недостижимые простым применением динамиков.

Использование фазоинверторного типа даёт возможность не только расширить нижний частотный диапазон, но и повысить коэффициент полезного действия. При этом частотный диапазон не изменится. Отверстие фазоинвертора выполняется разного вида и размеров. Размещаться оно может на любой поверхности колонки. При разработке акустической системы наиболее важно выполнить правильно расчёт размера фазоинверторного короба, от чего зависит не только диапазон воспроизводимой частоты, но и качество всего звука в целом.

Соотношение запасов и потерь

Таким образом, динамик, имеющий достаточно мощные пружины и тяжелую подвижку, будет накапливать много энергии. Соответственно, и ее количество в устройстве значительно превысит потери. Такой динамик может считаться высокодобротным. Колебания в нем будут затухать медленно. В легком устройстве с не особенно мощными пружинами энергии накапливается меньше. Соответственно, показатель отношения между имеющейся и израсходованной энергией в нем будет небольшим. Такой динамик считается низкодобротным и, соответственно, более качественным.

Принцип работы устройства

Любая колонка фазоинверторного типа имеет в своём составе отверстие — фазоинвертор. Часто он называется акустическим туннелем или портом. Принцип работы его заключается в изменении фазы звукового колебания, вызванного задней стороной диффузора на сто восемьдесят градусов. При возникновении резонанса в ящике амплитуда колебания диффузора достигает минимального значения.

Связано это с тем, что при движении вперёд динамик создаёт разрежение в середине закрытой колонки, тем самым вытесняя воздух в фазоинверторный канал и увеличивая разряжение. Поэтому на частоте резонанса механические волны излучаются через отверстие, а не диффузором динамика.

От размера и вида фазоинверторного порта зависят объём воздуха и частота резонанса, на которую настроен канал. Объём воздуха в канале начинает резонировать и усиливать воспроизведение частоты при наступлении момента, когда диффузор излучает частоту, на которую рассчитан фазоинвертор.

По своей форме классический туннель выполняется кольцевой формы. Но для увеличения полезной внутренней площади ему часто придают щелевой вид. Отказ от цилиндрической формы тоннеля позволяет сократить его длину и снизить шумы, возникающие при выбросе воздуха.

При ошибках в расчёте щелевого фазоинвертора настроить его гораздо сложнее, чем классический вид, так как он изготавливается совместно с колонкой. Сам расчёт выполняется сложнее, чем для систем закрытого типа: при этом, кроме объёма ящика, учитывается настраиваемая частота резонанса. Оптимальные размеры подбираются с учётом амплитудно-частотной характеристики колонки, а именно её равномерности.

Получаем размеры корпуса по известному литражу

Итак, подходим к финальному этапу мероприятий. Теперь нам нужно рассчитать, какие же геометрические размеры будет иметь фазоинверторный корпус, если известен его общий литраж – 60,3 л. Проводим замеры багажника, определяя приемлемые габариты. К примеру, нам подходит конструкция длиной в 60 см и высотой в 40 см. Остается узнать ширину. Определимся, что стенки ящика мы будем выполнять из фанеры толщиной 1,8 см. Теперь нам нужно отнять от длины и высоты конструкции толщину стенок (1,8х2) и получить такие значения: длина – 56,4; высота – 36,4 см. Далее проводим такие вычисления: 60,3х1000:36,4:56,4=29,4. Это и будет ширина корпуса, правда, без учета толщины стенок. Прибавим ее и получим 33 см. Так выглядит примерный расчет корпуса сабвуфера с фазоинвертором под определенный динамик. Отметим, что эта статья является лишь общим руководством, в ней не учтены многие тонкости и нюансы, которые возникают в процессе работы.

Расчёт низкочастотного туннеля

Существует несколько способов для проведения вычислений размеров ФИ. Наиболее популярным является расчёт фазоинвертора онлайн или с использованием специализированных программ. Такие способы обычно требуют знаний множества параметров используемых динамиков. Существуют варианты и проще, но с большим расхождением конечного результата с реальным значением. Хотя в любом случае после расчёта и изготовления приходится проводить настройку.

Простая формула для вычисления

Метод вычисления заключается в использовании несложных формул и происходит методом подбора данных, когда за основу используется желаемая длина ФИ канала.

• F — желаемая частота настройки;
• C — скорость звука;
• π — математическая постоянная, равная 3,14;
• K — коэффициент, зависящий от размеров фазоинвертора.

При этом коэффициент K равен квадратному корню отношения S/LV, где:

• S — площадь отверстия;
• L — длина канала;
• V — объем колонки.

В качестве единиц измерения везде используются метры, а для частоты — герцы. При определении значений объёма считается, что лучше выбрать узкий фазоинвертор, но такой подход неверен, ведь при этом в нём возрастает скорость движения воздуха, а это вносит искажения в звучание. Проектирование широкого и длинного ФИ также лишено смысла, ведь длина фазоинвертора не должна превышать длину волны в момент наступления резонанса. Выполнение этого правила помогает избавиться от стоячих волн.

Использование специализированных программ

Существует много программ, позволяющих автоматизировать расчёты при построении акустических систем, например, Bassport. Эта программа специально разработана для автоматизации проведения расчёта порта фазоинвертора. При разработке программы учитывалось, что когда скорость потока воздуха в трубе становится более шести метров в секунду, то становятся заметными шумы.
Интерфейс программы интуитивно понятен, тем более она имеет локализацию на русском языке. Для получения нужных результатов понадобится ввести:

• скорость звука;
• объем колонки;
• частоту фазоинвертора и динамика;
• диаметр диффузора;
• ход диффузора.

После ввода всех данных останется нажать кнопку «Пересчитать» и получить результат, соответствующий максимальной добротности, зависящей, прежде всего, от соотношения объёма ящика к диаметру порта. Программа Bassport позволяет выполнить расчёт для различных форм, но чаще всего, при скоростях потока до шести метров в секунду, применяется несложная форма для трубчатого или щелевого вида.

Необходимо отметить следующие нюансы при использовании программы. Измерение диаметра диффузора происходит между расстояниями противоположными средним точкам подвесов. Цвет отображения цифры скорости потока, обозначает возможные возникновения шума: чёрный — шума нет, красный — шум заметно слышимый.

Использование онлайн-программ построено по такому же принципу: вводятся параметры системы и выдаётся результат. Сайты с такими программами легко находятся по запросу «фазоинвертор онлайн-калькулятор» в любой поисковой системе. Хотя для достоверности результатов следует перепроверить полученные данные на нескольких сайтах.

После выполнения расчётов останется изготовить и настроить фазоинвертор. В домашних условиях выполнить такие операции несложно, при этом какие-то особые материалы не понадобятся.

Электрический и механический показатели

Рассчитываться добротность динамиков может несколькими способами. В некоторых случаях при определении этого параметра принимаются во внимание только потери на звук, а также на трение. При использовании такой методики расчета получают показатель механической добротности.

Иногда при вычислениях учитываются только значения расхода на сопротивление мотора динамика. Такая добротность называется электрической. Этот показатель в динамиках обычно имеет небольшие значения. В любом случае механическая добротность в звукоизлучателях всегда превышает электрическую. Обычно такой показатель в динамиках имеет значение больше единицы.

О чем нужно знать

Измерить параметры ТС, включая добротность, правильно при конструировании акустических систем очень важно. Чтобы избежать больших погрешностей, перед выполнением измерений динамик обязательно нужно «размять». Дело в том, что у новых или не эксплуатировавшихся некоторое время устройств подобного типа параметры ТС могут значительно отличаться от показателей, использовавшихся до начала расчетов оборудования.

«Разминать» динамики перед измерениями можно, к примеру, синусоидальными сигналами, просто музыкой, белым и розовым шумом, тестовыми дисками. Длиться при этом процедура подобной подготовки устройства должна, по мнению специалистов, в течение минимум суток.

Рассчитываем порт фазоинвертора

Для этого мы воспользуемся помощью программы BassPort, которая проводит быстрый, удобный, а главное — очень точный расчет фазоинвертора онлайн.

Нам нужно будет ввести следующие значения: 1. Требуемую частоту настройки порта. 2. Чистый объем (полученный ранее). 3. Площадь диффузора динамика (замеряем длину по центральной оси динамика от середины подвеса до такой же точки напротив). 4. Ход диффузора (максимальный) в одну из сторон (указан в описании как Xmax). 5. Теперь нам нужно выбрать сечение порта. 6. Ввести его габариты. 7. Далее – жмем кнопку «Рассчитать» — получаем длину порта (L), а также его литраж.

Как рассчитать закрытый ящик

Понадобиться выяснить три главных показателя динамика. Результатом будет подбор внутреннего объема колонки. Обратите внимание на отношение резонансной частоты в паспорте к добротности. Если показатель меньше цифры 100, не рекомендуется устанавливать этот динамик в закрытом ящике. Так как в запертом корпусе воздух сжимается, и увеличивается жесткость подвески.

Выведены специальные формулы, которые связывают резонансную частоту, добротность и объем: Fc, Qtc, Vb соответственно, с такими же параметрами в паспорте. Формулы можно внимательно рассмотреть на фото.

Пользуясь формулами подбирается необходимый объем корпуса. Важно стремиться к тому, чтобы резонансная частота колонок не была выше 50 Гц. А добротность приближалась к показателю 0,7.

Онлайн расчет порта фазоинвертора

Автор: Sobich Aleksej

В этой статье я хочу рассказать и показать о том как можно рассчитать сабвуфер и на что надо обратить внимание, при проектировании в следующих программах: WinISD 0.44, WinISD 0.50а7. Расчёт ящика будет производится для десяти-дюймового динамика Audiobahn 1051T. Начнём! Запускаем программу WinISD 0.50a7

1. Создаём новый проект (New Project). 2. Нажав эту кнопку выбираем динамик из базы программы. 3. Просмотр Т/С параметров.

4. Т/С параметры. Нажимаем дальше(Next)

5. Выбор количества динамиков. 6. Тип установки.

Нормальный – все динамики стоят на одной панели.

Изобарический динамики стоят лицом к лицу.

7. Эффективность динамика. Показывает к какому типу корпуса больше подходит. 8. Выбор типа ящика.

Закрытый ящик – название говорит само за себя

Фазоинверторный – ящик оснащенный трубой(фазоинвертором).

Банд пасс 4-го порядка – динамик находится между двух камер одна из них имеет фазоинвертор.

Банд пасс 6-го порядка – находится между двух камер обе оснащены фазоинверторами.

Пассивный излучатель – в одном закрытом ящике динамик и пассивный излучатель(динамик без магнита)

Выбираем какой тип нам подходит и нажимаем дальше (Next)

Далее программа предлагает способ оформления АЧХ различными способами. Я не заостряю внимания на этом пункте и нажимаю далее. Если же выбрать Пассивный излучатель то программа предложить ввести следующие Т/С параметры пассивного излучателя:

1. Vas – это возбуждаемый закрытый объем воздуха динамиком.
2. Fs – резонансная частота.
3. Xmax – максимальный ход диффузора.
4. QMS – Механическая добротность.
5. SD – площадь диффузора.

Далее будем рассматривать программу на примере Банд пасс 4ого порядка.

9-10. Опять можно указать количество и тип установка динамиков. 11. Дополнительные возможности. Вкладка Box.

12-13. Камеры ящика 14. Объем камеры. 15. Частота настройки камеры.

16. Количество Фазоинвертора(ов) 17. Диаметр Фазоинвертора(ов) 18. Длинна Фазоинвертора(ов) 19. Тип круглый или прямоугольный. можно менять нав на кружок. 20. Вид фазоинвертора.

Переходим к основному расчёт ящика:

21. Нажимаем на схематично показанном ящике правой кнопкой мыши удерживая передвигаем курсор по оси (X) тесть по горизонтали меняем объём по оси(Y) по вертикали чтобы изменить частоту. Аналогично Левой кнопкой мыши чтобы изменить параметры нижней камеры. Макушка кривой должна находиться выше красной линии между 35Гц и 120Гц если это сабвуфер как можно шире и ровнее.

Transfer function magnitude. АЧХ

Примерно так, но нижний предел 40Гц, а верхний 113Гц, это тоже подходит. Там где я пометил красными чёрточками на практике там будет срезаться частота кроссовером.

Выбираем график: Maximum Power.

На этом графике программа показывает максимальную мощность относительно частоты. Видно, что имеется спад мощности пик спада 60 ватт на 39 герцах на практике диффузору динамика не хватает хода(Xmax) и появляются неприятные звуки – искажения. На готовом изделии это надо тоже учесть и ограничить мощность

Выбираем график Maximum SPL

Maximum SPL. Этот график показывает максимальное звуковое давление

Также видно спад. По той же причине. Последние два графика от другого динамика, я показал их чтобы наглядней было. Вот графики для нашего подопытного. Первый немного неправдоподобный на частоте от 0 Гц и до 25 Гц у всех динамиков есть спад.

Теперь надо определиться с размерами ящика в который будет установлен динамик. Для этого запускаем программу WinISD 0.44 нажимаем новый проект.

Нам надо ввести параметры нашего динамика в эту программу т.к. в её базе его нет для этого нажимаем «New» Перейдём к WinISD 0.50a7

22. Нажав эту кнопку можно увидеть Т/С параметры которые надо ввести в WinISD 0.44.

Вводим параметры нажимаем ОК и закрываем это окно чтобы не мешалось. Создаём новый проект.

23. Переставляем галочку чтобы выбрать динамик. Нажимаем дальше, и делаем точно также как и в WinISD 0.50a7

Переносим параметры ящика из WinISD 0.50a7 в WinISD 0.44.

24. Нажимаем чтобы начать рассчитывать размера ящика. 25. Нажимаем и программа выдаёт оптимальный на её взгляд размеры. В распоряжении мы имеем 10 дюймовый динамик полный его внешний диаметр 300 мм чтобы уместить его в ящик размеры W и D недолжны быть меньше 300 мм 26. Ширина вписываем 300мм равняется 0,300 МЕТРА 30. Можно поменять единицы измерения просто нажав на размерность в данном случае буква «m» 28. Длина вписываем 0,300 метра 27. Нажимаем на «H» программа показывает высоту. 31. Обратить внимание на L1 и L2 это высота камер смотреть надо чтобы глубина врезки динамика не превышала значение L2. Но надо учесть толщину материала он будет внахлест ещё в нутрии есть полка в которой стоит динамик и её толщину тоже учесть сам динамик он ведь тоже занимает бьём его я уже учёл если ящик большой там внутри должны стоять распорки их надо тоже учитывать . Получается 7 деталей чтобы рассчитать правильно детали надо учитывать что какие-то из них будут нахлестываться т.к программа показывает внутренние диаметры. Буквой «P» я буду укалывать толщину материала которую надо прибавлять к другим значениям. 1)D x W 2)D x W 3)D x W 4)H+(P*3) x D 5) H+(P*3) x D 6) H+(P*3) x W+(P*2) 7) H+(P*3) x W+(P*2) Получаем размеры деталей если толщина материала 20мм: 1) 300х300 2) 300х300 3) 300х300 4) 420х300 5) 420х300 6) 420х 340 7) 420х 340

Теперь можно переходить к расчёту фазоинвертора.

32. Тип фазоинвертора мы будем использовать прямоугольный 33. Длинна. Когда конец фазоинвертора смещён со стенкой ящика то он виртуально удлиняется, и фактически получается что он настроен не на ту частоту и большей длинны WinISD 0,44 этого не учитывает виртуальное удлинение можно рассчитать самому по формуле но проще заглянуть в программу WinISD 0.55a7 повторяю: это действительно только когда конец фазоинвертора смещён со стенкой ящика а когда он выступает это не действует. Итак программа WinISD 0,44 показывает 28,86см а WinISD 0,55а7 25,64см.Ф фазоинвертор будет установлен в деталь № 4 420х300 от 420 отнимаем 20 это высота фазоинвертора получаем ровно 400 т.к фазоинвертор прямоугольный добавляется ещё одна деталь 8)300х255 Вот конечные размера деталей И их количество . 1) 300х300 2) 300х300 3) 300х300 4) 400х300 5) 420х300 6) 420х340 7) 420х340 300х255

34. Сопротивление воздуха. Сопротивление воздуха в фазоинверторе надо делать как можно меньше увеличивая площадь отверстия фазоинвертора.

Большое спасибо “Sobich Aleksej” за статью

Добавил: Павел (Admin) Автор: Sobich Aleksej

Расчет короба

Систему акустики так же как и сабвуферы можно легко просчитать при помощи онлайн программ. Их просто скачать из интернета. Автоматический расчет осуществляется методом подстановки данных о звуковых элементах. Здесь надо выяснить информацию о технических характеристиках необходимых для расчета.

Сабвуфер схема

Всю информацию можно получить из встроенной программы базы данных. Если характеристики уже известны, их вводят вручную. Онлайн программа удобна еще и тем, что дает возможность подобрать динамики которые обеспечат лучшую отдачу.

Самыми простыми формами акустики являются закрытый короб и фазоинвертор. Для них не обязательно знать точные данные. Достаточно расчета с помощью формул.

Сайт установщиков

Конструкция корпусов с фазоинвертором требует наличия одного или нескольких рассчитанных отверстий. Отверстия должны настраивать корпус на частоту Fb. Данная программа включает в себя расчет размеров отверстия, что облегчает эту задачу.

Обычно используются два типа отверстий: порты и воздуховоды. Порт представляет собой отверстие, прорезанное в стенке корпуса (обычно в передней стенке). Отверстие может быть круглым, квадратным и прямоугольным. Воздуховод обычно представляет собой трубу, которая закреплена на стенке корпуса (обычно в передней стенке). Воздуховод обычно устанавливается заподлицо с внешней поверхностью корпуса.

И порты и воздуховоды должны быть достаточно большими, чтобы избежать наложения нежелательного звучания, например свиста, создаваемого турбулентностью воздуха, перемещающегося внутрь и наружу корпуса через порт. Размером, который оказывает самое большое влияние на появление таких помех, является площадь поперечного сечения. Нелинейность отверстия, понижающая выходную мощность при высоком уровне мощности, также определяется слишком маленьким поперечным сечением. Одним из способов увеличения площади поперечного сечения является использование нескольких портов и воздуховодов. Практичность такого метода зависит от используемой вами конструкции. Чем больше площадь поперечного сечения, тем длиннее должны быть порты или воздуховоды. Эта длина часто ограничивает размеры порта или воздуховода, которые могут быть использованы в конкретном корпусе. Это может быть одной из многих задач при выборе конструкции корпуса с фазоинвертором при выборе объема корпуса Vb и частоты настройки Fb, необходимых для определения размеров отверстия, подходящего для данного корпуса.

Слишком большая длина воздуховода может создать резонанс органной трубы при очень высокой выходной мощности. Не используйте воздуховоды слишком большой длины. Одним из способов понижения требуемой длины воздуховода является увеличение объема корпуса (или объема соответствующей камеры). Помните, что резонансная частота корпуса (или камеры) является производной от их объема и размеров воздуховода. Если резонансная частота корпуса поддерживается постоянной, то чем меньше объем корпуса, тем длиннее должен быть воздуховод, и наоборот.

Расчет воздуховода оптимизирован для воздуховодов в виде труб. Алгоритм окончания расчета подразумевает, что воздуховод будет закреплен на одном конце заподлицо, а другой конец будет находиться достаточно далеко от внутренних стенок, чтобы была возможность избежать препятствования циркуляции воздуха. Основным правилом является поддержание конца воздуховода на расстоянии по крайней мере одного диаметра от любой боковой стенки или других внутренних структур. Нижеследующая таблица содержит некоторые справочные значения для корпусов с одним воздуховодом.

Минимальный диаметр/площадь воздуховода в таблице представлены для громкоговорителей, которые перемещаются на расстояние, близкое к Xmax. При вычислении размеров воздуховода получается минимальный рекомендованный размер для работы без искажений при максимальном перемещении. Примечание: Минимальный рекомендованный диаметр воздуховода для отверстия для верхней частоты в конструкции корпуса, предназначенного для воспроизведения определенной полосы частот, может быть больше, чем указано в таблице, потому что перемещение воздуха через отверстие имеет большую скорость на более высоких частотах. Для вычисления размеров воздуховода выберите Vent в меню Box или нажмите Ctrl + V. Откроется окно Vent Dimensions.

Имейте в виду, что оно имеет секции для всех трех конструкции корпусов с фазоинвертором. Если какая-либо конструкция не используется, данная секция не появляется. Также обратите внимание на текстовую инструкцию. Ее можно прочитать, используя линейку прокрутки.

Окно Vent Dimensions разработано для вычисления одного из двух размеров отверстия, Dv или Lv. Сначала введите количество портов, выберите, будет ли Dv представлять собой диаметр или площадь отверстия, затем введите Dv или Lv и неизвестный параметр будет автоматически рассчитан. Каждый из параметров описывается ниже.

Vent Parameters

Number: Количество портов, которое вы хотите использовать. Все порты должны быть одинакового размера.

Diameter/Area: Размер первого отверстия, Dv, может быть введен либо в виде диаметра (для круглого порта или воздуховода), либо в виде поперечного сечения отверстия. При вводе данного значения в виде площади вы сможете рассчитывать квадратные и прямоугольные порты.

Minimum Size: Нажатие данной кнопки приведет к тому, что программа порекомендует вам минимальные диаметр или площадь воздуховода, которые позволят избежать шумов в отверстии при максимальном отклонении громкоговорителя. Программа также рассчитывает приблизительную длину воздуховода. Эти рекомендации могут показаться слишком большими, потому что приводятся в расчете на максимальное отклонение громкоговорителя. Если вы не будете подавать на громкоговоритель сигнал такого высокого уровня, вы можете использовать более умеренные рекомендации, которые приведены в таблице на предыдущей странице.

Dv: Dv может представлять собой либо диаметр отверстия (если оно круглое), либо поперечное сечение, в зависимости от того, какая из кнопок Diameter или Area нажата. После того, как введено значение Dv и вы переместили курсор, будет автоматически рассчитано значение Lv. Значение Dv может быть введено в дюймах (квадратных дюймах, если нажата кнопка Area) или сантиметрах (или квадратных сантиметрах, если нажата кнопка Area). Для изменения единиц измерения для Dv дважды щелкните на ярлыке единиц измерения.

Важно: Алгоритм расчета отверстия оптимизирован для расчета воздуховодов, имеющих круглое сечение. Также он хорошо работает при расчете воздуховодов, имеющих квадратное сечение. При другой форме сечения, например, прямоугольнике, когда высота и ширина отверстия не одинаковы, расчет будет не совсем точен. Узкие щели рассчитывать не рекомендуется.

Если значение Dv введено в виде площади сечения, значение появится в соответствующей колонке электронной таблицы параметров корпуса с индикацией “а”, показывающий отличие площади от диаметра. Если корпус имеет несколько воздуховодов или портов, перед значением Dv будет указано количество портов и знак х. Например, два воздуховода диаметром по 4 дюйма обозначаются 2 х 4,00. Два порта с поперечным сечением в 16 дюймов обозначаются как 2 х 16,00а.

Lv: Длина воздуховода. После ввода значения Lv и перемещения курсора в другую позицию, значение Dv будет рассчитано автоматически. Значение Lv может вводиться в дюймах или сантиметрах. Для изменения единиц измерения Lv дважды щелкните на ярлыке единиц измерения.

На что влияет добротность динамика

Влияет Q в акустических системах в первую очередь на АЧХ и на импульсные характеристики АС. То есть этот показатель в значительной мере определяет особенности звучания динамиков. При добротности 0,5, к примеру, можно достичь наилучшей импульсной характеристики. При показателе же 0,707 получается ровный АЧХ. Также при:

• добротности 0,5-0,6 динамики выдают аудиофильский бас;
• показателях 0,85-0,9 бас становится упругим и рельефным;
• добротности 1,0 в срезе появляется «горбик» амплитудой 1,5 дБ, воспринимаемый ухом человека как хлесткий звук.

При дальнейшем росте показателя Q «горб» в звуке растет и из динамиков начинают исходить характерные гудящие шумы.

Показатель Vas

Этот параметр для динамиков может измеряться по двум методикам:

• добавочной массы;
• добавочного объема.

В первом случае измерения делают с использованием каких-либо грузиков (10 грамм на каждый дюйм диаметра диффузора). Это могут быть, к примеру, гирьки от аптечных весов или старые монеты, номинал которых соответствует их весу. Такими предметами нагружают диффузор и измеряются его частоту. Далее производят необходимые расчеты по формулам.

При использовании метода добавочного объема звукоизлучатель герметично закрепляют в специальном измерительном ящике магнитом наружу. Далее измеряют резонансную частоту и вычисляют электрическую и механическую добротность динамика, а также полную. Затем с учетом полученных данных по формуле определяют Vas.

Считается, что чем меньше Vas при прочих равных величинах, тем более компактное оформление можно использовать для динамика. Обычно небольшие значения этого параметра при той же резонансной частоте являются результатом сочетания тяжелой подвижной системы и жесткого подвеса.